DE2152043C3 - Mehrstufiger, galvanisch durchverbundener Gegentaktverstärker - Google Patents

Description

Transistors der Endstufe und die Basis des zweiten Transistors der Vorstufe und ein zweiter zusätzlicher Widerstand zwischen den Kollektor des zweiten Transistors der Endstufe und die Basis di:s ersten Transistors der Vorstufe eingeschaltet ist.

Durch diese Maßnahmen werden vor allem Klirrfaktoren geradzahliger, insbesondere zweiter Ordnung, die sowohl im Emitterstrom als auch im Kollektorstrom der beiden Ausgangstransistoren auftreten, auf ein Minimum reduziert. Dies trägt neben der ebenfalls erreichbaren ausgezeichneten Stabilisierung der Gleichstromarbeitspunkte und deren Wechselstromparameter, zu einer besonders guten Symmetrierung bei.

Die Erfindung wird anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Das Ausführungsbeispiel nach der Figur zeigt einen Leitungsverstärker, welcher insbesondere für die Video-Übertragung von Bildfernsprechsignalen auf symmetrischen Teilnehmeranschlußleitungen des Fernsprechnetzes Verwendung finden kann. Die Leilungsverstärker sind hierbei über einen Fernspeisekreis ferngespeist, wobei der Fernspeisegleichstrom sich jeweils über die beiden Adern einer Doppelleitung gleichmäßig aufteilt und der gesamte Fernspeisekreis als Phantomkreis der beiden Doppelleitungen der beiden Übertragungsrichtungen gebildet ist.

Der grundsätzliche Aufbau des Leitungsverstärkers ist in der Figur dargestellt.

Es handelt sich um einen dreistufigen Verstärker mit zwei in Gegentaktschaliung arbeitenden Verstärkungszügen, bei denen jeder Verstärkungszug galvanisch durchverbunden ist, so daß der Verstärkerkern selbst keine Kondensatoren enthält und dadurch leicht in integrierter Schaltung aufgebaut werden kann.

Die zwei Transistoren 71 und 72derGegentaktvorstufe arbeiten jeweils in Emitterschaltung und sind je über einen Emitterwiderstand R 3 bzw. R 4 mit dem Schaltungspunkt des emitterseitigen Versorgungsspannungspotentials des. Verstärkers verbunden. Die beiden Transistoren 73 und 74 der Treiberstufe arbeiten in Kollektorschaltung und sind emitterseitig jeweils über einen Emitterwiderstand R15 bzw. R16 mit dem Schaltungspunkt des emitterseitigen Versorgungsspannungspotentials verbunden und basisseitig jeweils an den Kollektor eines der Transistoren 71 bzw. 72 angeschlossen. Die beiden Transistoren 75 und 76 der Endstufe arbeiten wiederum in Emitterschaltung und sind emitterseitig jeweils über einen der Widerstände R 17 und R 18 mit dem emitterseitigen Potential des Verstärkers verbunden und basisseitig jeweils an einen der Emitter der Transistoren 73 bzw. 74 angeschlossen. Weiterhin sind die Kollektoren der Transistoren 73 und 75 unmittelbar an die eine Ader L 3 der abgehenden Leitung und die Kollektoren der Transistoren 74 und 76 an die andere Ader L4 der abgehenden Leitung angeschlossen. Sodann sind zwei Gleichstrom-Parallelgegenkopplungswiderstände RIl und Λ12 vorgesehen, von denen je einer den F.mitter eines Transistors der Endstufe mit der Basis eines Transistors der Vorstufe im gegenkoppelnden Sinn verbindet. Im einzelnen verbindet der Widersland WIl den ("miller des ersten Transistors 75 der I'nilstiifc mil der Basis des LTsIcn Transistors / I der Vorstufe, und es verbinde! der WiderMund H 12 den !'!miller des /weiten Transistors Ib der Endstufe mit der li.isis des /weilen transistors /2 der Vorstufe, so daß in jedem der heulen Verstarkungs/uge (I I, / I. 75 einerseits und 72, FA, Ib andererseits) eine gute Stabilisierung der Gleichstromarbeitspunkte einerseits und der Wechselstromparameter andererseits gewährleistet ist.

Die besonders gute Symmetrie der beiden Verstärkungszüge zueinander wird durch zwei Rückkopplungswiderstände R 13 und R 14 erreicht, von denen der erste Rückkopplungswiderstand R13 den Kollektor des ersten Transistors 75 der Endstufe mit dem Kollektor des zweiten Transistors 72 der Vorstufe, und der zweite Rückkopplungswiderstand R14 den Kollektor des zweiten Transistors 76 der Endstufe mit dem Kollektor des eisten Transistors 71 der Vorstufe verbindeL Durch diese Art der kreuzweisen Rückkopplung wird bei einer ausgezeichneten Stabilisierung der Gleichstromarbeitspunkte eine besonders gute Symmetrierung und Stabilisierung der beiden Verstärkungszüge erreicht. Diese Eigenschaften werden noch weiter verbessert durch die vier Widerstände R 5, R 6 R 7 und RS, die in folgender Weise geschaltet sind: Zwischen dem Kollektor des ersten Transistors 75 der Endstufe und dem Emitter des zweiten Transistors 76 der Endstufe ist eine erste Serienschaltung der beiden Widerstände R 5 und R 7 angeschaltet. An den Verbindungspunkt der beiden Widerstände R5 und Rl ist der Emitter des ersten Transistors 71 der Vorstufe angeschlossen. Zwischen dem Kollektor des zweiten Transistors 76 der Endstufe und dem Emitter des ersten Transistors 75 der Endstufe ist eine zweite Serienschaltung der beiden Widerstände Ä6 und RS angeschaltet, wobei an den Verbindungspunkt der beiden Widerstände R 6 und RS der Emitter des zweiten Transistors 72 der Vorstufe angeschlossen ist.

Ergänzt werden die vorbeschriebenen Gegenkopplungsmaßnahmen durch einen ersten zusätzlichen Widerstand R 9 zwischen dem Kollektor des ersten Transistors 75 der Endstufe und der Basis des zweiten Transistors 72 der Vorstufe sowie einen zweiten zusätzlichen Widerstand R 10 zwischen dem Kollektor des zweiten Transistors 76 der Endstufe und der Basis des ersten Transistors 71 der Vorstufe.

Die vorgenannten Rückkopplungsmaßnahmen können in ihrer Gesamtheit so dimensioniert werden, daß der Verstärker an seinem Ausgang aktiv an den Wellenwiderstand der Leitung bei hohen Frequenzen angepaßt wird (z. B. Innenwiderstand von R, = 130 Ω). Es müssen keine passiven Bauelemente, z. B. in Reihe zu den Kollektoren der Transistoren 75 und 76 und zu den Leitungen Li und L 4 geschaltet werden, um die gewünschte Anpassung zu erreichen. Damit ergibt sich ein guter Wirkungsgrad für den Verstärker, und der Gleichspannungsabfall am Verstärker ist, wie erwünscht, bei einer vorgegebenen Aussteuergrenze, vergleichsweise sehr klein.

Di«: Ansteuerung der beiden Verstärkungszüge durch die Signale der Adern L 1 und L 2 der ankommenden Leitung geschieht über die beiden Koppelkondensatoren Cl und C2. Der Eingang des Verstärkers ist so hochohmig, daß mit einer Bemessung von 1,5 μΡ für die beiden Koppelkondensatoren Cl und C2 eine untere Grenzfrequenz entsteht, die weit unter dem Wert von einigen Hertz liegt, welcher für die Übertragung von Video-Signalen notwendig ist.

Die Gleichstromversorgung geschieht mit Konstantsirom-Speisung über die gleiilistror.imäliig parallelgesdialktcn Signaladem /. I₁ / 2 auf der F.inganesseitc. und /. 5, /.4 auf der Ausg.iiigssjite. DjIsiji iiicnt der auf der Aller /. !ankommende Gleichstrom zur Versorgung ι!·.τ ersten Verstärkerhälfte und Jer auf der Aucr /.4 ankommende Gleichstrom /ur Versorgung der /weiten

Verstärkerhälftc. Der Strom sammelt sieh an einem dclcn Anschluß des Koppelkondensators Ci b

Schaltungspunkt, welcher das cmitterseitigc Versor- verbunden ist. Die beiden Stronmiführungswide

gungsspannungspotential des Verstärkers darstellt. Mit R 1 und R 2 sind jeweils auf den halben Wellei

diesem Schaltungspunkt sind sodann die beiden stand der ankommenden Leitung/. 1,/. 2 bcmcs

Gleichstrom-Zuführiingswidcrstä'nde Ri und R 2 ver ■ übernehmen die Anpassung des Lingangswider

bunden, deren jeweils diesem Schaltungspunkl abge- des Verstärkers an diese Leitung für hohe f'rcq

wendeter Anschluß mit dem dem Verstarker abgcwen- (/. B. Wellenwiderstand / ~ 130 il)

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Mehrstufiger, galvanisch durchverbundener Gegentaktverstärker mit einem ersten und einem zweiten, jeweils in Emitterschaltung betriebenen Transistor einer Gegentakt-Vorstufe sowie einem ersten und einem zweiten, jeweils in Emitterschaltung betriebenen Transistor einer Gegentakt-Endstufe, bei dem ein ei"Ster Gleichstrom-Parallelgegenkopplungswiderstand zwischen den Emitter des ersten Transistors der Endstufe und die Basis des ersten Transistors der Vorstufe und ein zweiter

Gleichstrom-Parallelgegenkopplungswiderstand zwischen den Emitter des zweiten Transistors der Endstufe und die Basis des zweiten Transistors der Vorstufe eingeschaltet ist, bei dem zusätzlich eine Überkreuzgegenkopplung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Rückkopplungswiderstand (R 13) zwischen dem Kollektor des ersten Transistors (Γ5) der Endstufe und dem Kollektor des zweiten Transistors (T2) der Vorstufe und ein zweiter Rückkopplungswiderstand (R 14) zwischen dem Kollektor des zweiten Transistors (Γ6) der Endstufe und dem Kollektor des ersten Transistors (Tl) der Vorstufe eingeschaltet ist, daß zwischen dlem Kollektor des ersten Transistors (Γ5) der Endstufe und dem Emitter des zweiten Transistors (T6) der Endstufe eine erste Serienschaltung zweier Widerstände (RS, R7) angeschaltet ist, an deren Verbindungspunkt der Emitter des einen Emitterwiderstand (/?3) aufweisenden ersten Transistors (7"I) der Vorstufe angeschlossen ist, und daß zwischen dem Kollektor des zweiten Transistors (7*6) der Endstufe und dem Emitter des ersten Transistors (TS) der Endstufe eine zweite Serienschaltung zweier Widerstände (R6, Ri) angeschaltet ist, an deren Verbindungspunkt der Emitter des ebenfalls einen Emitterwiderstand (/?4) aufweisenden zweiten Transistors (Γ2) der Vorstufe angeschlossen ist, daß ein erster zusätzlicher Widerstand (R 9) zwischen den Kollektor des ersten Transistors (7"5) der Endstufe und die Basis des zweiten Transistors (T2) der Vorstufe und ein zweiter zusätzlicher Widerstand (R 10) zwischen den Kollektor des zweiten Transistors (7"6) der Endstufe und die Basis des ersten Transistors (71) der Vorstufe eingeschaltet ist.

2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rück- bzw. Gegenkopplungsmaßnahmen derart ausgelegt sind, daß der Verstärkerausgangswiderstand gleich dem Wellenwiderstand der abgehenden Leitung bei hohen Frequenzen ist.

3. Verstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstufe durch eine Gegentakt-Treiberstufe mit zwei in Kollektorschaltung arbeitenden Transistoren (7"3, Γ4) unmittelbar galvanisch angesteuert ist.

4. Verstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden zueinander symmetrischen Eingängen des Verstärkers je ein Koppelkondensator (Cl, C2) vorgesihallet isl, ilaU die dem Verstärker abgewendeten Ansi hliisse der Koppelkoiulensaloren je über einen, /wcier gleich großer (ileichstrom/uführungs-Wiilerst JMiIe(K I. R 2) mit dem Schaltungspunkt des eiin tiersei I igen Versorgungsspannnngspotenlials des Vi-rst.il kers verbunden sind.

Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen, galvanisch durchverbundenen Gegentaktverstärker mit einem ersten und einem zweiten, jeweils in Emitterschaltung betriebenen Transistor einer Gegentakt-Vorstufe sowie . einem ersten und einem zweiten, jeweils in Emitterschaltung betriebenen Transistor einer Gegen takt-Endstufe, bei dem ein erster Gleichstrom-Parallelgegenkopplungswiderstand zwischen den Emitter des ersten Transistors der Endstufe und die Basis des ersten

ι« Transistors der Vorstufe und ein zweiter Gleichstrom-Paralleigegenkopplungswiderstand zwischen den Emitter des zweiten Transistors der Endstufe und die Basis des zweiten Transistors der Vorstufe eingeschaltet ist, bei dem zusätzlich eine Überkreuzgegenkopplung

ι > vorgesehen ist.

Ein Verstärker der vorstehend angegebenen Art ist aus der deutschen Auslegeschrift 11 66 833, insbesondere Fig. 1, bekannt.

Weiterhin ist aus der US-Patentschrift 34 05 367 eine

in Gegentaktverstärkerstufe mit zwei in Emitterfo/gerschaltung arbeitenden Transistoren bekannt, die jeweils über den Emitterwiderstand stromgegengekoppelt sind und bei denen jeweils der Emitter des einen Transistors zum Zweck der Arbeitspunktstabilisierung über einen

Ji Gegenkopplungswiderstand mit der Basis des anderen Transistors verbunden ist. Diese Art der Gleichstromgegenkopplung innerhalb einer Stufe ist auch bei der Eingangsstufe eines zweistufigen Differenzverstärkers angewendet, welcher in der US-Patentschrift 35 32 983

ι» dargestellt und beschrieben ist.

In der Zeitschrift »Electronic Technology«, April 1962, S. 147 bis 151, ist insbesondere auf Seite 149, Fig. 7 ein zweistufiger Differenzverstärker beschrieben, wobei beide Verstärkerzüge in Darlington-Schaltung ausge-

ii führt sind. Dabei weist jeder der beiden Verstärkungszüge eine Gegenkopplung vom Ausgang des jeweiligen Verstärkungszuges auf den Eingang auf, und zugleich ist eine kreuzweise geschaltete Rückkopplung jeweils vom Ausgang des einen Verstärkungszuges auf dem Eingang

κι des anderen vorgesehen. Durch diese Rückkopplung wird die durch Temperaturschwankungen und Transistorungleichheiten verursachte Spannungsdrift des Differenzverstärkers weitgehend verringert.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen symmetrisch

ι > aufgebauten Verstärker mit besonders stabilen Eigenschaften zu schaffen, der sich gut für den Aufbau in integrierter Technik eignet.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein erster Rückkopplungswiderstand zwischen dem

■ii Kollektor des ersten Transistors der Endstufe und dem Kollektor des zweiten Transistors der Vorstufe und ein zweiter Rückkopplungswiderstand zwischen dem Kollektor des zweiten Transistors der Endstufe und dem Kollektor des ersten Transistors der Vorstufe einge-

.. schaltet ist, daß zwischen dem Kollektor des ersten Transistors der Endstufe und dein Emitter des /.weiten Transistors der Endstufe eine erste Sericnschaltung zweier Widerstände angeschaltet isl, an deren Verbin dungspunkt der Emitter des einen l'inittcrwiderstand ■ aufweisenden ersten Transistors der Vorstufe angeschlossen ist, und daß /wischen dem Kollektor des /weiten Transistors der Endstufe und dein I.miller des ersten Transistors der 1 lulstufc eine /weile Seriensi haltung zweier Widerstände angesihaltel ist, .in ilcr --n Verbindungspiinkt der !miller des ebenfalls einen Ijnillerwiilerslaiul aufweisenden /weilen Transistors der Vorstufe angesihlossen ist. daß ein erster /us.it/li eher Widerstand /wisihen den Kollektor des ersten